BAB I PENDAHULUAN I.1

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Matahari melalui radiasi yang dipancarkan merupakan sumber energi utama bagi sebagian besar organisme di permukaan bumi baik langsung maupun tidak langsung. Radiasi ini sebagian besar dipancarkan dalam bentuk radiasi optik yang terdiri atas sinar ultraviolet, sinar tampak, dan sinar inframerah. Dari ketiga kelompok radiasi ini, sinar ultraviolet yang dibagi lagi atas UVA ( nm), UVB ( nm), dan UVC ( nm) merupakan radiasi yang berbahaya bagi kulit manusia. Radiasi UVC dan UVB sebagai komponen yang paling berbahaya telah dihalangi oleh lapisan atmosfer bumi, namun, sebanyak 5% spektrum UVB dan 95% UVA masih memiliki potensi yang besar untuk menimbulkan efek negatif terhadap kesehatan kulit seperti erythema (Parrish dkk., 1982), kerusakan DNA (kanker kulit) (Dahle dan Kvan, 2003; Jiang dkk., 2009), penggelapan warna kulit (Moyal, 2004), dan penuaan dini (photoaging) (Krutmann, 2000). Salah satu langkah yang dapat dilakukan untuk mencegah efek merusak dari radiasi UV pada kulit manusia adalah dengan menggunakan tabir surya (sunscreen). Tabir surya melindungi kulit baik melalui mekanisme penyerapan radiasi UV oleh gugus kromofor pada tabir surya organik maupun dengan penyerapan, pemantulan, dan penghamburan radiasi UV oleh tabir surya anorganik (Osterwalder dan Herzog, 2009; Manaia dkk., 2013). Beberapa penelitian menunjukkan bahwa penggunaan tabir surya dapat mencegah terjadinya penyakit-penyakit kulit yang diinduksi oleh paparan sinar ultraviolet seperti photoaging (Boyd dkk., 1995), kerusakan DNA (kanker) (van Praag dkk., 1993; Liardet dkk., 2001), dan erythema (Liardet dkk., 2001). Hal ini menunjukkan pentingnya penggunaan tabir surya sebagai alat proteksi utama kulit manusia ketika melakukan aktivitas di luar rumah pada siang hari. Sebagai negara kepulauan yang terletak di daerah khatulistiwa, Indonesia berpotensi terkena efek negatif radiasi UV mengingat Indonesia terpapar sinar 1

2 2 matahari sepanjang tahun dengan intensitas yang relatif lebih tinggi dibandingkan dengan belahan dunia yang lain (Lim dkk., 1999). Meskipun ancaman kanker kulit terhadap kulit orang Indonesia relatif rendah (Gloster dan Kenneth, 2006), peranan tabir surya sebagai pelindung kulit terhadap efek negatif radiasi UV yang lain masih sangat penting, terutama untuk mengurangi efek penggelapan kulit dan erythema di daerah pesisir dan pegunungan. Sejauh ini, sebagian besar formulasi tabir surya dilakukan dengan mencampur setidaknya dua senyawa tabir surya organik sebagai penyerap radiasi UVA dan UVB, serta senyawa anorganik sebagai filter fisik dengan komposisi tertentu hingga diperoleh campuran dengan serapan yang optimum. Namun, Dondi dkk. (2006) melaporkan bahwa pencampuran senyawa tabir surya organik UVA dan UVB mengakibatkan penurunkan fotostabilitas senyawa tabir surya organik secara signifikan, sehingga mengurangi efektivitas proteksi terhadap radiasi UV. Hal ini menunjukkan pentingnya penggunaan senyawa tabir surya organik dengan rentang serapan lebar (broad-spectrum sunscreen) yang relatif lebih stabil terhadap pajanan sinar UV. Senyawa aktif dengan spektrum lebar, hingga kini, masih sedikit yang diketahui misalnya drometrizol trisiloksan (DTS), seng oksida (ZnO), bisoktrizol, dan bemotrizinol (Osterwalder dan Herzog, 2009). Senyawa ini masing-masing memiliki kelemahan antara lain rumitnya proses sintesis senyawa (DTS, bisoktrizol, dan bemotrizinol) dan ditengarai meyebabkan iritasi pada kulit (seng oksida). Oleh karena itu, sintesis senyawa aktif baru berspektrum lebar untuk filter UV perlu dilakukan untuk menambah alternatif pilihan dalam formulasi tabir surya. Salah satu kelompok senyawa yang berpotensi untuk dijadikan senyawa aktif tabir surya berspektrum lebar adalah senyawa-senyawa turunan kaliks[4]arena karena dapat difungsionalisasi dengan berbagai jenis kromofor UV melalui reaksi-reaksi yang sesuai. Kalik[4]sarena merupakan kelompok senyawa tetrasiklik hasil kondensasi antara turunan fenol dan aldehida. Kaliks[4]arena berdasarkan turunan fenol yang digunakan dapat dibagi menjadi beberapa kelompok senyawa seperti kaliks[4]arena, kaliks[4]resorsinarena dan kaliks[4]pirogalolarena. Struktur umum senyawa kaliks[4]pirogalolarena, sebagai

3 3 contoh, ditunjukkan pada Gambar I.1. Lebih spesifik, kaliks[4]pirogalolarena, sebagai salah satu turunan kaliks[4]arena, dapat dibuat dengan menggunakan berbagai senyawa turunan aldehid baik alifatik maupun aromatik dengan berbagai kondisi optimum (Funck dkk, 2010; Maerz, 2011). Sama halnya dengan kaliks[4]arena dan kaliks[4]resorsinarena, kaliks[4]pirogalolarena dapat difungsionalisasi pada bagian lingkar atas (upper rim), lingkar bawah (lower rim), dan jembatan methanetriyl menghasilkan berbagai jenis kromofor dengan serapan UV yang berbeda sehingga sangat cocok dijadikan sebagai struktur dasar dalam perancangan senyawa aktif tabir surya berspektrum lebar. Keunggulan senyawa turunan kaliks[4]arena sebagai tabir surya adalah memiliki stabilitas kimia, radiasi, dan termal yang tinggi dan toksisitas yang relatif rendah (Chawla dkk., 2011). Selain itu, berat molekulnya yang relatif besar dinilai sesuai dengan tren pengembangan senyawa aktif tabir surya inovatif baru yang cenderung memiliki berat molekul di atas 500 Da (Osterwalder dan Herzog, 2009). Pengembangan senyawa dengan berat molekul yang besar ini dimaksudkan untuk mencegah meresapnya senyawa aktif tabir surya ke dalam kulit (Jiang dkk., 1999). Gambar I.1 Struktur dasar molekul kaliks[4]pirogalolarena Penelitian menggunakan senyawa turunan kaliks[4]arena dan kaliks[4]resorsinarena sendiri sebagai tabir surya telah dilakukan dalam beberapa penelitian terbaru. Senyawa turunan kaliks[4]arena, produk reaksi C-sinamoilasi

4 4 menggunakan sinamoil klorida, terbukti memiliki serapan pada kisaran nm dengan maks 312 nm. Senyawa ini juga diklaim memiliki koefisien serapan molar ( ) dan rentang serapan yang lebih besar dibandingkan dengan senyawa tabir surya yang sering digunakan secara komersil (Chawla dkk., 2011). Di sisi lain, senyawa kaliks[4]resorsinarena seri benzofenon yang disintesis dengan bahan dasar vanilin (Setyawan, 2013), p-anisaldehida (Indarto, 2013), dan benzaldehida (Budiana, 2015) juga terbukti memiliki serapan maksimum pada kisaran panjang gelombang UVB dan UVC dan berpotensi digunakan sebagai senyawa aktif tabir surya. Senyawa kaliks[4]resorsinarena lain dengan bahan dasar benzaldehida dan fungsionalisasi berupa penambahan gugus sinamoil pada lingkar atas juga memberikan serapan maksimum pada daerah panjang gelombang UVC (Budiana, 2015). Dari uraian singkat tentang penelitian-penelitian tersebut, dapat ditarik kesimpulan bahwa senyawa turunan kaliks[4]arena memiliki potensi yang besar dan layak dikembangkan lebih lanjut sebagai senyawa tabir surya. Berbeda dengan kaliks[4]arena dan kaliks[4]resorsinarena, senyawa turunan kaliks[4]pirogalolarena belum pernah diteliti sebagai senyawa tabir surya. Padahal, sebagaimana diketahui, adanya tambahan gugus hidroksi berpotensi meningkatkan serapan radiasi UV dengan penambahan gugus kromofor melalui reaksi esterifikasi, alkilasi, dan reaksi lain yang sesuai. Oleh karena itu, penelitian ini difokuskan pada sintesis empat senyawa turunan kaliks[4]pirogalolarena ter-obenzoilasi dan ter-o-sinamoilasi untuk mengetahui efek dari gugus hidroksi tambahan teresterifikasi. Sintesis dilakukan dalam tiga tahap reaksi meliputi sintesis 4-benziloksibenzalehida, sintesis dua senyawa C-4- alkoksifenilkaliks[4]pirogalolarena dari bahan dasar 4-metoksibenzaldehida dan 4-benziloksibenzaldehida, dan esterfikasi dua senyawa kaliks[4]pirogalolarena tersebut menggunakan benzoil klorida dan sinamoil klorida. Empat produk yang diperoleh diuji melalui tiga tahap yaitu penentuan maks dan, uji fotostabilitas, dan uji sitotoksisitas terhadap sel Vero untuk mengetahui potensinya sebagai tabir surya.

5 5 I.2 Tujuan Penelitian Tujuan utama dari penelitian ini adalah melakukan sintesis dan uji tabir surya senyawa turunan kaliks[4]pirogalolaril benzoat-sinamat. Tujuan khusus yang akan dicapai dalam penelitian ini adalah: 1. Memanfaatkan senyawa bahan alam 4-metoksibenzaldehida dan 4- hidroksibenzaldehida sebagai bahan dasar dalam pembuatan senyawa aktif tabir surya. 2. Mempelajari sintesis senyawa turunan C-4- alkoksifenilkaliks[4]pirogalolarena. 3. Melakukan analisis nilai λ maks,, dan fotostabilitas senyawa turunan C-4- alkoksifenilkaliks[4]pirogalolarena dengan spektrofotometer UV. 4. Melakukan uji sitotoksisitas terhadap senyawa turunan C-4- alkoksifenilkaliks[4]pirogalolarena dengan metode MTT Assay. I.3 Manfaat Penelitian Penelitian ini diharapkan memberi manfaat dalam bidang ilmu kimia organik sintesis dan kosmetik sebagai berikut: 1. Menemukan metode sintesis senyawa tabir surya baru golongan kaliks[4]pirogalolarena. 2. Menawarkan alternatif pemanfaatan bahan alam seperti 4- hidroksibenzaldehida dan 4-metoksibenzaldehida yang melimpah di Indonesia. 3. Memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dalam bidang kimia dan aplikasinya.